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被动式红外(PIR)控制器及其应用

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作者:山东沂光电子股份有限公司 邱振民深圳市永而佳电子公司 邱猛时间:2007-01-26来源:《国外电子元器件》

ht7610a/b和ht7611a/b是台湾holtek公司推出的pir控制器,可用于家庭、办公室及工厂中的安全报警系统、pir自动照明与自动门铃控制以及移动(或行进)检测等方面。

1内部结构及特点

ht7610a/b与ht7611a/bcmoslsi芯片内含两个差分运算放大器(op1、op2)以及窗口比较器、输出持续时间振荡器、系统振荡器、ac过零检测器、4v稳压器、工作模式选择电路、环境光(线)感测电路、控制电路、继电器或三端双向可控硅元件(triac)驱动输出级等电路,内部结构框图如图1所示。其主要特点如下:

●ht7610a/b和mt7611a/b均采用16脚dip封装,需要说明的是:ht7610a/ht7611a脚2上的输出用于驱动triac,而th7610b/ht7611b脚2上的输出则用来通过外部npn晶体管驱动继电器,故它们的脚2名称不同,其它引脚名称与排列完全相同,图2所示是其引脚排列。

●通过工作模式选择输入脚mode(7脚)可以选择三种工作模式:开(on)、自动(auto)和关(off)。当脚7连接vdd时,ic输出总是开通的;脚7接地,ic输出总是关断;若将该脚悬空,ic则进入自动检测模式。

●输出持续时间可通过oscd脚(3脚)外部的电阻r和电容c来设定。输出定时时间td为延时振荡器周期toscd的215040倍,即:td=(1/foscd)×215040

●通过ac线路的过零检测可产生过零脉冲,该脉冲同时与双向可控硅驱动器同步。如果过零检测信号消失超过3秒,芯片自动复位。

●具有越权(override)控制功能。

当芯片在自动模式(脚mode开路)下工作时,输出被pir触发信号激活,输出持续时间由延迟振荡器(oscd)周期决定。用户可以超越自动模式而直接转换到测试(test)模式,也可以手动接通开(on)模式或通过切换电源开关回复到自动模式。在芯片加电后的10秒内,过零检测信号将迫使芯片进入测试模式。在测试模式下,如果时间超过32秒没有pir触发信号输入,芯片将进入自动模式。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/20546.htm

2工作条件及主要参数指标

2.1推荐工作条件

ht7610a/b与ht7611a/b的工作条件如下:

●电源电压vdd的工作范围为5~12v(典型值是9v);
●输入电压:输入高电平电压vih≥0.8vdd,
 输入低电平电压vil≤0.2vdd;
●系统振荡器频率fsys为16khz(在vdd=12v,roscs=560kω,coscs=100pf时);
●工作温度范围-25~+70℃。

2.2主要参数指标

pir控制器芯片在vdd=12v和ta=25℃时的主要参数指标如下:
●电压调整器输出电压vee为4±0.5v;
●电源电流idd在无载和振荡器工作时的典型值为100ma;
●输出电流:输出源电流ioh在voh=10.8v时的典型值为12ma,输出阱电流iol在vol=1.2v时的典型值为80ma;
●cds(脚)电压高电平vth1=8v(典型值),低电平vtl1=4.7v(典型值);
●zc(脚)传输电压高电平vth2为6.7v(典型值),低电平vtl2为1.8v(典型值);
●运算放大器为输入失调电压vos为10mv(典型值),开环增益avo为80db(典型值);
●芯片内部比较器的输出pir触发脉冲宽度tpw大于24ms。

3应用电路及工作原理

3.1继电器驱动电路

由ht7610a或ht7611apir控制器组成的继电器驱动电路如图3所示。图中,当继电器吸合时,灯点亮,在继电器释放后,灯熄灭。灯点亮持续时间由ic延迟振荡器(oscd)的振荡周期来确定。调节ic脚3外部电阻r7和电容c5可获得所需要的输出持续时间。

控制器芯片的工作电压vdd、继电器线圈(连接晶体管q1的集电极)和pir传感器(sd622型)d脚的偏置电压由交流市电电源经c1、r1降压、d1与d2整流和c2滤波等电路提供。施加到继电器线圈的电压约12v,而控制器ic和pir传感器的工作电压则被齐纳二极管稳定在9v。

墙上开关电路的关键元件是pir传感器。在人体行进时,pir传感器能检测到感应的红外功率变化,并将其转换为电压信号施加到控制器ic中的第一级差分放大器。但是,pir输入受ic脚cds(脚6)输入电平的控制。该脚外接光敏电阻(ldr)或其它cds元件,其阻值对环境光非常敏感。在白天,光敏元件阻值很小,cds脚输入低电平,pir输入截止;而在夜间,cds脚则输入高电平,pir输入被使能。

从pir输入失效到使能的延时为5秒。

由于传感器pir的感测信号是通过ic的脚11输入到内部第一个运算放大器的非反相输入端,而且第一级放大器的反相输入端(脚12)是通过r12(22kω)和c10(22μf)连接到vee端(脚9)。因此,放大器的低频响应可由r12和c10(截止频率是0.33hz)来决定。r11(1mω)和c9(0.02μf)组成的低通滤波器(lpf)的截止频率是7hz。第一级放大器的增益为:

av1=(r12+r11)/r12≈46.5

ic第一级放大器在13脚上的输出经r10和c9通过15脚输入到第二级放大器的反相输入端。第二级放大器的增益可由r9和r10的比值确定。其低端和高端的截止频率分别为: fl=1/2πr10 c8 fh=1/2πr9 c7

第二级放大器输出在内部直接连接两个比较器窗口的中心点,比较器窗口为(vdd-vee)/16。当脚ic2上的输出通过晶体管使继电器吸合时,照明灯点亮,在输出持续时间结束后,晶体管截止,继电器释放,灯熄灭。

pir控制器芯片7脚外的开关(单刀三位开关)可用来进行工作模式选择;5脚则可用作ac线路输入信号的过零检测。

3.2三端双向可控硅驱动电路

用ht7610b或ht7611b驱动三端双向可控硅元件的应用电路如图4所示。将ic脚2上的输出脉冲施加到双向可控硅的门极(g)可使可控硅导通,灯点亮,而当可控硅阻断后,灯熄灭。

继电器或双向可控硅开关元件控制的负载也可以是门铃或报警喇叭。当有人在夜晚进入报警区时,通过pir传感器可产生pir输入,从而由pir控制器驱动继电器或双向可控硅元件以使主电路接通,灯点亮或使喇叭发出声响唤醒主人。


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